Метформин контролирует развитие опухолей из стволовых клеток

Основополагающий принцип клеточной биологии - большая плюрипотентность стволовой клетки повышает вероятность развития опухоли, поэтому всё более популярные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) характеризуются не только хорошим потенциалом развития, но и высокой туморогенностью. Мало того, что клетки способны инициировать опухоли, что характерно и для эмбриональных клеток, они также наследуют способность к образованию соматических опухолей вследствие накопления генетических мутаций и эпигенетических причин, приобретенных в ходе перепрограммирования.
В последние годы накапливаются убедительные доказательства того, что широко применяемый при сахарном диабете 2 типа метформин (N', N'-диметилбигуанид) регулирует экспрессию специфических генов раковых стволовых клеток (РСК) и эффективно нарушает развитие нескольких типов злокачественных новообразований. Метформин-подобные вещества способны контролировать баланс самообновления и дифференцировки эмбриональных и взрослых стволовых клеток.
Таким образом, можно предположить, что влияя на механизмы туморогенеза, не подавляя дифференцировку стволовых клеток в зрелые ткани, метформин способен уменьшить тератогенный потенциал индуцированных плюрипотентных клеток без ущерба для создания клеток трёх зародышевых листков. Это послужило стимулом для исследования влияния метформина на туморогенность и плюрипотентность полностью недифференцированных ИПСК животной модели.



Материалы и методы. Исследование проводилось на мышиной модели. Для формирования тератомы, бестимусным голым мышам 4-5 недель и весом 23-25г подкожно в боковую поверхность вводили примерно 1×10⁶ ИПСК. Через неделю животные были рандомизированы на две группы по десять мышей в каждой: терапевтическая группа, получающая метформин, и группа контроля, получавшая физиологический раствор. В группе метформина мышам ежедневно однократно внутрибрюшинно вводили 200 мг/кг метформина. Доза метформина была эквивалентна 960мг/сут для 60-килограммового  человека, что значительно ниже обычно используемой при сахарном диабете дозы.
Ежедневно электронным суппортом определялся размер тератомы, ветеринар мониторировал состояние здоровья мышей. У животных, получавших метформин, не было выявлено каких-либо проблем со здоровьем.
Через 40 дней все мыши с тератомой были забиты, тератомы удалены, в течение суток фиксированы в 10% фосфатном буферном формалине (3,6% формальдегида) и парафине. Сделаны четыре последовательных среза на микротоме, окрашенные гематоксилином и эозином по стандартной процедуре. Для иммуногистохимического исследования применялсь антитела к Oct3/4 (1:100). Результат оценивался методом иммунофлуоресценции.
Результаты и выводы. Выявлено существенное сокращение образования и роста тератомы у мышей, получавших метформин. В то время как частота образования тератомы в контрольной группе составила 100% (10/10 мышей), в группе метформин - только у пяти (50%) мышей наблюдалось развитие тератомы, и размер опухолевых узлов был значительно меньше, чем у мышей контрольной группы. На 40 день средний размер тератомы мышей контрольной группы составлял 9703 ± 1497 мм³, а группы метформина - 925 ± 26 мм³.
Примечательно, что после прекращения введения метформина на 40-й день мышам без тератом, при дополнительном 4-недельном наблюдении у 2 (20%) мышей, самца и самочки, образовались гистологически подтвержденные тератомы.
Морфологическая оценка образцов показала, что у мышей группы метформин, введенные ИПСК сохраняли способность образования тератомы, как неорганизованной структуры, состоящей из дифференцированных тканей всех из трёх эмбриональных зародышевых листков, так же как у мышей контрольной группы. Что доказывает невмешательство метформина в плюрипотентность ИПСК, позволяя им дифференцироваться в различные ткани.
В основе механизма, объясняющего описанные выше эффекты метформина, лежит подавление экспрессии Oct4. Этот белок уже продемонстрировал роль в образовании тератомы из ИПСК. По результатам иммуногистохимического анализа выявлено резкое сокращение метформином уровня Oct4.
Способность метформина эффективно контролировать развитие тератомы из ИПСК без вмешательства в их плюрипотентность, имеет значение не только для клинического применения ИПСК, но и для изучения биологии стволовых клеток, рака и старения.